[發(fā)明專利]用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811225138.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109085758B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔玲偉;陳光;林志明;崔躍利;梅盼;陳躍;王三秀;朱鶯鶯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)州學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，引入的重復(fù)控制是基于跟蹤周期信號(hào)和抑制周期干擾信號(hào)思想。給定參考信號(hào)由多個(gè)不同周期信號(hào)疊加而成，根據(jù)不同周期對(duì)稱性，構(gòu)造不同的等效干擾信號(hào)；依據(jù)雙曲正切冪次趨近律，設(shè)計(jì)出不同的子重復(fù)控制器，并以并聯(lián)方式組合成多周期滑模重復(fù)控制器；繼而計(jì)算出其輸出信號(hào)作為伺服對(duì)象的輸入，使伺服系統(tǒng)跟隨參考信號(hào)變化。本發(fā)明提供一種能有效抑制多周期干擾信號(hào)、大大減少內(nèi)存占用空間、高控制精度的時(shí)域設(shè)計(jì)的多周期滑模重復(fù)控制器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重復(fù)控制技術(shù)和滑模控制技術(shù)，尤其是一種用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，也適用于工業(yè)控制中的其它周期運(yùn)行過(guò)程。

背景技術(shù)

多年來(lái)，周期信號(hào)的跟蹤和干擾抑制補(bǔ)償問(wèn)題一直是眾多學(xué)者關(guān)注的課題。現(xiàn)有的重復(fù)控制技術(shù)主要集中于基于內(nèi)模原理的頻域分析與設(shè)計(jì)方法。內(nèi)模原理的本質(zhì)是采用周期延遲e^-Ts的正反饋形式來(lái)構(gòu)造周期為T(mén)的周期信號(hào)內(nèi)模，并將其嵌入穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)中，內(nèi)模輸出就會(huì)對(duì)輸入信號(hào)逐周期累加，從而能夠?qū)υ摲N周期信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差跟蹤控制或干擾抑制。這種控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電機(jī)伺服系統(tǒng)、電力電子逆變器、硬盤(pán)/光盤(pán)伺服系統(tǒng)及其它重復(fù)運(yùn)行過(guò)程。

工程實(shí)現(xiàn)時(shí)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，控制系統(tǒng)多是以離散時(shí)間方式實(shí)現(xiàn)，且實(shí)際控制系統(tǒng)中存在各種干擾，包括參數(shù)攝動(dòng)、外部干擾以及未建模動(dòng)態(tài)特性等。滑模控制具有對(duì)干擾和未建模特性的強(qiáng)魯棒性，且響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，這導(dǎo)致人們研究離散時(shí)間系統(tǒng)的滑模控制技術(shù)。目前滑模控制主要集中于反饋滑模控制研究，少部分研究滑模重復(fù)控制技術(shù)，但未見(jiàn)研究多周期滑模重復(fù)控制。如果參考信號(hào)由多個(gè)周期的疊加而成，且參考信號(hào)的周期為子周期相乘或遠(yuǎn)大于子周期，例如周期為7s、9s和11s疊加的參考信號(hào)，則參考信號(hào)的公共周期為7*9*11s＝693s，遠(yuǎn)大于7s、9s和11s；若采用單周期滑模重復(fù)控制器至少需要693/T_s個(gè)存儲(chǔ)單元，而且重復(fù)控制器需要前一周期的歷史數(shù)據(jù)，存在一個(gè)周期的控制時(shí)滯；因此，跟蹤誤差至少在一個(gè)控制周期(693s)后才開(kāi)始收斂，會(huì)出現(xiàn)周期干擾抑制非常緩慢和內(nèi)存占用量較多等現(xiàn)象，這種情況往往無(wú)法滿足實(shí)際系統(tǒng)對(duì)控制性能的要求。若能提出一種多周期滑模重復(fù)控制器，通過(guò)構(gòu)造多個(gè)子重復(fù)控制器，同時(shí)對(duì)多周期干擾進(jìn)行抑制，將其控制延遲時(shí)間縮短，提高干擾抑制速度，并能夠大大減少其存儲(chǔ)空間。因此，仍然有必要繼續(xù)深入地研究重復(fù)控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決已有單周期重復(fù)控制技術(shù)抑制多周期干擾信號(hào)緩慢、動(dòng)態(tài)品質(zhì)較差、控制時(shí)滯過(guò)長(zhǎng)以及采用斷續(xù)特性帶來(lái)的抖振等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種快速抑制多周期干擾、動(dòng)態(tài)品質(zhì)良好、大大減少內(nèi)存占用量以及高控制精度的基于雙曲正切冪次趨近律的離散多周期滑模重復(fù)控制器，且設(shè)計(jì)過(guò)程在時(shí)域進(jìn)行。采用這種多周期重復(fù)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)周期參考信號(hào)跟蹤任務(wù)，同時(shí)快速消除多周期干擾。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，設(shè)定給定參考信號(hào)且由周期為n₁,n₂,…,n_P的P個(gè)周期信號(hào)疊加而成，滿足

其中，為k時(shí)刻的電機(jī)轉(zhuǎn)角位置參考信號(hào)，分別表示k,k-n_i時(shí)刻周期為n_i的電機(jī)轉(zhuǎn)角位置子參考信號(hào)；定義跟蹤誤差e_k＝x_k-r_k，取滑模面s_k＝c^Te_k，其中c^Tb可逆，c^T為滑模面系數(shù)，b為系統(tǒng)參數(shù)；

根據(jù)參考信號(hào)的周期對(duì)稱特性，構(gòu)造等效干擾